稀土離子摻雜Ca2SnO4和CaSnO3多色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的合成、性能與發(fā)光機(jī)理研究.pdf

1、本論文選擇了化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、制備綠色環(huán)保的Ca2SnO4和CaSnO3為基質(zhì)，采用高溫固相法分別在氧氣氣氛和真空氬氣氣氛下制備了新型稀土摻雜的藍(lán)色、綠白色、紅色、綠黃色、白色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，并開展了氧空位對(duì)發(fā)光性能的影響及其作用機(jī)理的研究。
　　藍(lán)色及綠白色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料：采用高溫固相法分別在氧氣氣氛和真空氬氣氣氛下制備了兩類新型長(zhǎng)余輝材料——藍(lán)色長(zhǎng)余輝材料Ca2-xSnO4:xLn3+（Ln3+=Y3+。La3+。Gd3+。Lu3

2、+），其光致發(fā)射是350~550nm的寬帶發(fā)射；綠白色長(zhǎng)余輝材料Ca1-xSnO3:xLn3+（Ln3+=Y3+。La3+。Gd3+。Lu3+），其光致發(fā)射是400~650nm的寬帶發(fā)射。其中真空氬氣氣氛煅燒的樣品 Ca2SnO4: Gd3+余輝時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到近3小時(shí)（余輝亮度≥0.32 mcd/m2），最大發(fā)射波長(zhǎng)在400nm，色坐標(biāo)為：x=0.171,y=0.144（藍(lán)色），可用作無(wú)機(jī)或有機(jī)以及黑暗中光催化材料的激發(fā)源。研究發(fā)現(xiàn)氧空

3、位可以大大改善SnO6八面體連成一維鏈狀結(jié)構(gòu)的Ca2SnO4:Ln3+的余輝發(fā)光性能，但卻猝滅了SnO6八面體構(gòu)成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaSnO3:Ln3+的余輝發(fā)光。
　　紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料：采用高溫固相法分別在氧氣氣氛和真空氬氣氣氛下制備了兩種新型紅色長(zhǎng)余輝材料Ca2SnO4:Eu3+和Ca2SnO4:Eu3+。Gd3+。真空煅燒使Ca2SnO4:Eu3+。Gd3+的余輝時(shí)間延長(zhǎng)到108min，色坐標(biāo)為：x=0.428,y=0.30

4、7（粉紅色）；使Ca2SnO4: Eu3+的余輝時(shí)間延長(zhǎng)到51min，色坐標(biāo)為：x=0.53,y=0.348（黃粉紅色）。在Ca2SnO4:Eu3+。Gd3+中發(fā)現(xiàn)了一種新型持續(xù)能量傳遞的方式，即從Gd3+引起的自俘獲激子態(tài)發(fā)射到Eu3+的持續(xù)能量傳遞。另外，還發(fā)現(xiàn)Gd3+的引入明顯地改變了Eu3+發(fā)射的紅橙比(5D0→7F2)/(5D0→7F1)，證明了稀土離子單摻Ca2SnO4時(shí)，優(yōu)先占據(jù)對(duì)稱性低的Ca2+格位，部分占據(jù)對(duì)稱性高的S

5、n4+格位；當(dāng)Gd3+、Eu3+共摻時(shí)，Gd3+優(yōu)先占據(jù)Ca2+的格位，而將部分Eu3+“擠入”Sn4+的格位。
　　白色及綠黃色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料：采用高溫固相法分別在氧氣氣氛和真空氬氣氣氛下制備了兩類新型白色及近白色長(zhǎng)余輝材料Ca2SnO4:Dy3+和CaSnO3:Dy3+?？諝鈿夥侦褵腃a2SnO4: Dy3+長(zhǎng)余輝材料，隨著摻雜濃度的不同，顏色從紫色到白色變化，最長(zhǎng)余輝時(shí)間14min?？諝鈿夥侦褵腃aSnO3:Dy3+初始

6、亮度最大可達(dá)0.16 cd/m2，余輝時(shí)間最長(zhǎng)為30min，色坐標(biāo)為：x=0.402,y=0.4358（綠黃色）。真空煅燒的Ca2SnO4:Dy3+的余輝性能大大提高，余輝時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到170min，色坐標(biāo)為：x=0.4007,y=0.4293（綠黃色）。而真空煅燒卻猝滅了偏錫酸鈣CaSnO3:Dy3+的余輝發(fā)光。
　　基質(zhì)藍(lán)色熒光發(fā)射：采用高溫固相法分別在空氣氣氛和真空氬氣氣氛下煅燒，制備了Ca2SnO4，Sr2CeO4以及CaS

7、nO3?？諝鈿夥侦褵腃a2SnO4在336nm光激發(fā)下具有強(qiáng)的藍(lán)色熒光，色坐標(biāo)為：x=0.156,y=0.097（藍(lán)色）。其發(fā)光是由SnO6八面體連成的一維鏈狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的終端O到Sn的電荷遷移態(tài)發(fā)射所致。然而，SnO6八面體構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaSnO3卻沒有發(fā)光現(xiàn)象。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，真空煅燒的Ca2SnO4和CaSnO3沒有發(fā)光現(xiàn)象，但真空煅燒的含有三價(jià)稀土離子的Ca2SnO4和Sr2CeO4（具有CeO6八面體連成的一維鏈狀結(jié)構(gòu)）的發(fā)